大橫桿計算荷載組合簡圖

-.z.大橫桿計算荷載組合簡圖(跨中最大彎矩和跨中最大鋼管腳手架的計算參照"建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術規(guī)〔JGJ130-2001〕。計算的腳手架為雙排腳手架，搭設高度為16.8米，立桿采用單立管。搭設尺寸為：立桿的縱距1.50米，立桿的橫距1.05米，立桿的步距1.80米。采用的鋼管類型為48×3.0，連墻件采用2步2跨，豎向間距3.60米，水平間距3.00米。施工均布荷載為3.0kN/m2，同時施工2層，腳手板共鋪設3層。懸挑水平鋼梁采用[16b號槽鋼U口水平，其中建筑物外懸挑段長度1.50米，建筑物錨固段長度3.00米。懸挑水平鋼梁采用拉桿與建筑物拉結，最外面支點距離建筑物1.45m。拉桿采用鋼管100.0×10.0mm。一、大橫桿的計算:大橫桿按照三跨連續(xù)梁進展強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。按照大橫桿上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算大橫桿的最大彎矩和變形。1.均布荷載值計算大橫桿的自重標準值P1=0.038kN/m腳手板的荷載標準值P2=0.150×1.050/3=0.052kN/m活荷載標準值Q=3.000×1.050/3=1.050kN/m靜荷載的計算值q1=1.2×0.038+1.2×0.052=0.109kN/m活荷載的計算值q2=1.4×1.050=1.470kN/m撓度)大橫桿計算荷載組合簡圖(支座最大彎矩)2.抗彎強度計算最大彎矩考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的彎矩跨中最大彎矩計算公式如下:跨中最大彎矩為M1=(0.08×0.109+0.10×1.470)×1.5002支座最大彎矩計算公式如下:支座最大彎矩為M2=-(0.10×0.109+0.117×1.470)×1.5002我們選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進展強度驗算：=0.412×106/4491.0=91.632N/mm2大橫桿的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!3.撓度計算最大撓度考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度計算公式如下:靜荷載標準值q1=0.038+0.052=0.091kN/m活荷載標準值q2=1.050kN/m三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度V=(0.677×0.091+0.990×1.050)×1500.04/(100×2.06×105×107780.0)=2.511mm大橫桿的最大撓度小于1500.0/150與10mm,滿足要求!二、小橫桿的計算:小橫桿按照簡支梁進展強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計算值，在最不利荷載布置下計算小橫桿的最大彎矩和變形。1.荷載值計算大橫桿的自重標準值P1=0.038×1.500=0.058kN腳手板的荷載標準值P2=0.150×1.050×1.500/3=0.079kN活荷載標準值Q=3.000×1.050×1.500/3=1.575kN荷載的計算值P=1.2×0.058+1.2×0.079+1.4×1.575=2.369kN小橫桿計算簡圖2.抗彎強度計算最大彎矩考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計算值最不利分配的彎矩和均布荷載最大彎矩計算公式如下:集中荷載最大彎矩計算公式如下:M=(1.2×0.038)×1.0502/8+2.369×=0.835×106/4491.0=186.009N/mm2小橫桿的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!3.撓度計算最大撓度考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計算值最不利分配的撓度和均布荷載最大撓度計算公式如下:集中荷載最大撓度計算公式如下:小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度V1=5.0×0.038×1050.004/(384×2.060×105×107780.000)=0.03mm集中荷載標準值P=0.058+0.079+1.575=1.711kN集中荷載標準值最不利分配引起的最大撓度V2=1711.350×1050.0×(3×1050.02-4×1050.02/9)/(72×2.06×105×107780.0)=3.167mm最大撓度和V=V1+V2=3.194mm小橫桿的最大撓度小于1050.0/150與10mm,滿足要求!三、扣件抗滑力的計算:縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承載力設計值,取8.0kN；R——縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；1.荷載值計算橫桿的自重標準值P1=0.038×1.050=0.040kN腳手板的荷載標準值P2=0.150×1.050×1.500/2=0.118kN活荷載標準值Q=3.000×1.050×1.500/2=2.362kN荷載的計算值R=1.2×0.040+1.2×0.118+1.4×2.362=3.498kN單扣件抗滑承載力的設計計算滿足要求!當直角扣件的擰緊力矩達40--65N.m時,試驗說明:單扣件在12kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取8.0kN；雙扣件在20kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取12.0kN；四、腳手架荷載標準值:作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風荷載。靜荷載標準值包括以下容：(1)每米立桿承受的構造自重標準值(kN/m)；本例為0.1248NG1=0.125×16.800=2.097kN(2)腳手板的自重標準值(kN/m2)；本例采用竹笆片腳手板，標準值為0.15NG2=0.150×3×1.500×(1.050+0.300)/2=0.456kN(3)欄桿與擋腳手板自重標準值(kN/m)；本例采用欄桿、竹笆片腳手板擋板，標準值為0.15NG3=0.150×1.500×3/2=0.338kN(4)吊掛的平安設施荷載，包括平安網(wǎng)(kN/m2)；0.005NG4=0.005×1.500×16.800=0.126kN經(jīng)計算得到，靜荷載標準值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.016kN。活荷載為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和，、外立桿按一縱距施工荷載總和的1/2取值。經(jīng)計算得到，活荷載標準值NQ=3.000×2×1.500×1.050/2=4.725kN風荷載標準值應按照以下公式計算其中W0——根本風壓(kN/m2)，按照"建筑構造荷載規(guī)"(GB50009-2001)的規(guī)定采用：W0=0.450Uz——風荷載高度變化系數(shù)，按照"建筑構造荷載規(guī)"(GB50009-2001)的規(guī)定采用：Uz=1.250Us——風荷載體型系數(shù)：Us=1.200經(jīng)計算得到，風荷載標準值Wk=0.7×0.450×1.250×1.200=0.472kN/m2。考慮風荷載時,立桿的軸向壓力設計值計算公式N=1.2NG+0.85×1.4NQ風荷載設計值產(chǎn)生的立桿段彎矩MW計算公式MW=0.85×1.4Wklah2/10其中Wk——風荷載根本風壓標準值(kN/m2)；la——立桿的縱距(m)；h——立桿的步距(m)。五、立桿的穩(wěn)定性計算:1.不考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算其中N——立桿的軸心壓力設計值，N=10.23kN；——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比l0/i的結果查表得到0.19；i——計算立桿的截面回轉半徑，i=1.60cm；l0——計算長度(m),由公式l0=kuh確定，l0=3.12m；k——計算長度附加系數(shù)，取1.155；u——計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.50；A——立桿凈截面面積，A=4.24cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.49cm3；——鋼管立桿受壓強度計算值(N/mm2)；經(jīng)計算得到=127.36[f]——鋼管立桿抗壓強度設計值，[f]=205.00N/mm2；不考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算<[f],滿足要求!2.考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算其中N——立桿的軸心壓力設計值，N=9.24kN；——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比l0/i的結果查表得到0.19；i——計算立桿的截面回轉半徑，i=1.60cm；l0——計算長度(m),由公式l0=kuh確定，l0=3.12m；k——計算長度附加系數(shù)，取1.155；u——計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定；u=1.50A——立桿凈截面面積，A=4.24cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩)，W=4.49cm3；MW——計算立桿段由風荷載設計值產(chǎn)生的彎矩，；——鋼管立桿受壓強度計算值(N/mm2)；經(jīng)計算得到=175.86[f]——鋼管立桿抗壓強度設計值，[f]=205.00N/mm2；考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算<[f],滿足要求!六、連墻件的計算:連墻件的軸向力計算值應按照下式計算：Nl=Nlw+No其中Nlw——風荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設計值(kN)，應按照下式計算：Nlw=1.4×wk×Awwk——風荷載根本風壓標準值，wk=0.472kN/m2；Aw——每個連墻件的覆蓋面積腳手架外側的迎風面積，Aw=3.60×3.00=10.800m2；No——連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN)；No=5.000經(jīng)計算得到Nlw=7.144kN，連墻件軸向力計算值Nl=12.144kN連墻件軸向力設計值Nf=A[f]其中——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比l/i=30.00/1.60的結果查表得到=0.95；A=4.24cm2；[f]=205.00N/mm2。經(jīng)過計算得到Nf=82.709kNNf>Nl，連墻件的設計計算滿足要求!連墻件采用扣件與墻體連接。經(jīng)過計算得到Nl=12.144kN大于扣件的抗滑力8.0kN，不滿足要求!連墻件扣件連接示意圖七、懸挑梁的受力計算:懸挑腳手架的水平鋼梁按照帶懸臂的連續(xù)梁計算。懸臂局部腳手架荷載N的作用，里端B為與樓板的錨固點，A為墻支點。本工程中，腳手架排距為1050mm，側腳手架距離墻體300mm，支拉斜桿的支點距離墻體=1450mm，水平支撐梁的截面慣性矩I=934.50cm4，截面抵抗矩W=116.80cm3，截面積A=25.15cm2。受腳手架集中荷載P=10.23kN水平鋼梁自重荷載q=1.2×25.15×0.0001×7.85×10=0.24kN/m懸挑腳手架示意圖懸挑腳手架計算簡圖經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到懸挑腳手架支撐梁剪力圖(kN)懸挑腳手架支撐梁彎矩圖(kN.m)懸挑腳手架支撐梁變形圖(mm)各支座對支撐梁的支撐反力由左至右分別為R1=11.086kN,R2=10.451kN,R3=-0.004kN最大彎矩抗彎計算強度f=M/1.05W+N/A=1.833×106/(1.05×116800.0)+3.215×1000/2515.0=16.226N/mm2水平支撐梁的抗彎計算強度小于215.0N/mm2,滿足要求!八、懸挑梁的整體穩(wěn)定性計算:水平鋼梁采用[16b號槽鋼U口水平,計算公式如下其中b——均勻彎曲的受彎構件整體穩(wěn)定系數(shù)，按照下式計算：經(jīng)過計算得到b=570×10.0×65.0×235/(1450.0×160.0×235.0)=1.60由于b大于0.6，按照"鋼構造設計規(guī)"(GB50017-2003)附錄B其值用b'查表得到其值為0.893經(jīng)過計算得到強度=1.83×106/(0.893×116800.00)=17.57N/mm2；水平鋼梁的穩(wěn)定性計算<[f],滿足要求!九、拉桿的受力計算:水平鋼梁的軸力RAH和拉鋼繩的軸力RUi按照下面計算其中RUicosi為鋼繩的拉力對水平桿產(chǎn)生的軸壓力。各支點的支撐力RCi=RUisini按照以上公式計算得到由左至右各鋼繩拉力分別為RU1=11.543kN十、拉桿的強度計算:拉繩或拉桿的軸力RU我們均取最大值進展計算，為RU=11.543kN拉桿的強度計算：上面拉桿以鋼管100.0×10.0mm計算，斜拉桿的容許壓力按照下式計算：=N/A<[f]其中N——斜拉桿的軸心壓力設計值，N=11.54kN；A——斜拉桿凈截面面積，A=29.85cm2；——斜拉桿受拉強度計算值，經(jīng)計算得到結果是3.87N/mm2；[f]——斜拉桿抗拉強度設計值，f=215N/mm2；受拉斜桿的穩(wěn)定性計算<[f],滿足要求!斜撐桿的焊縫計算：斜撐桿采用焊接方式與墻體預埋件連接，對接焊縫強度計算公式如下其中N為斜撐桿的軸向力，N=11.543kN；lwt為焊接面積，取2984.52mm2；ft或fc為對接焊縫的抗拉或抗壓強度，取185.0N/mm2；經(jīng)過計算得到焊縫抗拉強度=11543.18/2984.52=3.87N/mm2。對接焊縫的抗拉或抗壓強度計算滿足要求!十一、錨固段與樓板連接的計算:1.水平鋼梁與樓板壓點如果采用鋼筋拉環(huán)，拉環(huán)強度計算如下：水平鋼梁與樓板壓點的拉環(huán)受力R=10.451kN水平鋼梁與樓板壓點的